Surface Electric Field Shielding for Passivation‐Free Zinc Anode Dissolution in Alkaline Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Zinc anodes in alkaline electrolytes undergo spontaneous passivation, severely reducing their capacity utilization and battery performance. Strategies such as fabricating zinc powder or sponge structures improve zinc utilization by increasing reaction surface areas but often exacerbate hydrogen evolution. Here an alternative approach is reported: shielding the zinc reaction surface with miniature Faraday cages to reduce undesirable current crowding and mitigate passivation. This is demonstrates with an interwoven layer structure of bismuth dendrites on zinc plate anodes (Bi@Zn), achieving near‐complete zinc dissolution and over 100 mAh cm −2 discharge capacity, even in low alkaline or lean electrolytes where bare zinc fails rapidly. Multi‐scale characterizations and simulations reveal that bismuth (Bi) Faraday cages delay passivation by dissipating localized electric fields, thereby suppressing Zn(OH)₄ 2 ⁻ accumulation and resultant ZnO precipitation near the reaction surface. As a result, a primary zinc‐air battery using Bi@Zn achieves full discharge, whereas bare zinc fails at one‐tenth of the discharge depth. Moreover, the Bi shielding layer enhances zinc anode reversibility, shown by a fivefold improvement in cycling stability of a nickel‐zinc rechargeable battery with 10 mAh cm⁻ 2 at 20 mA cm⁻ 2 . Importantly, the similar high zinc utilization achieved with copper shielding layers underscores the effectiveness of surface electric field shielding strategy.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».